陳海軍

（江蘇城鄉(xiāng)建設(shè)職業(yè)學(xué)院，江蘇 常州 213000）

0 引言

裝配式建筑因建造速度快、受氣候條件制約小、減少揚(yáng)塵噪音污染、節(jié)約勞動(dòng)力、可提高建筑質(zhì)量而備受青睞。裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)管理是一個(gè)系統(tǒng)、全面的過程，目前我國建筑企業(yè)全過程風(fēng)險(xiǎn)管理把控不完整，主要注重施工現(xiàn)場的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，安全風(fēng)險(xiǎn)控制研究體系不健全，特別是裝配式建筑的早期和后期風(fēng)險(xiǎn)控制有待改善。由于裝配式建筑現(xiàn)場管理水平影響風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、安全防范措施研究較少，現(xiàn)場施工條件差異較大，針對(duì)不同情況風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別難度大，無法采取有效的防范措施，導(dǎo)致生產(chǎn)安全事故發(fā)生無法預(yù)料、應(yīng)急救援存在困難。

近年來國內(nèi)外學(xué)者在裝配式建筑安全方面進(jìn)行了相關(guān)研究，但把裝配式建筑作為一個(gè)系統(tǒng)工程，關(guān)于其全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)的研究較少。TIBAUT A等［1］提出將BIM（建筑信息建模）技術(shù)與裝配式建筑結(jié)合進(jìn)行內(nèi)部優(yōu)化的建議。SHAHTAHERI Y 等［2］提出了一種綜合容差策略模型，以降低裝配式建筑的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。ZHONG R Y 等［3］建議使用BIM 平臺(tái)完成預(yù)制構(gòu)件的可追溯性和實(shí)時(shí)可見性工作。劉帥等［4］提出BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)施工階段的應(yīng)用，大大縮短了裝配式建筑的設(shè)計(jì)周期和設(shè)計(jì)沖突，減少了設(shè)計(jì)不合理造成的損失。通過使用BIM 進(jìn)行施工仿真，避免了班組間交叉施工混亂帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，保證了施工順利實(shí)施，降低了工期延誤的風(fēng)險(xiǎn)。郭章林等［5］分析了預(yù)制建筑在施工過程中的優(yōu)缺點(diǎn)，通過文獻(xiàn)綜述的方法找出預(yù)制建筑施工中的危險(xiǎn)因素，并針對(duì)人為風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提出了合理的安全控制措施。龔輝［6］將信息技術(shù)與BIM 技術(shù)集成，提出了裝配式建筑的設(shè)計(jì)過程和內(nèi)容，以及面向整體設(shè)計(jì)過程的裝配式建筑安全風(fēng)險(xiǎn)控制模型。

1 基于BIM 技術(shù)的裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)模型構(gòu)建

1.1 引入BIM 技術(shù)進(jìn)行裝配式建筑的全過程安全風(fēng)險(xiǎn)分析和控制的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)將裝配式建筑信息的整個(gè)過程集成到三維甚至多維模型中，以可視化的形式描述建設(shè)項(xiàng)目的信息過程，然后在項(xiàng)目的各個(gè)層次和各個(gè)階段進(jìn)行相關(guān)管理活動(dòng)。將BIM 技術(shù)引入裝配式建筑的全過程安全風(fēng)險(xiǎn)分析和控制具有3 大優(yōu)勢(shì)：實(shí)現(xiàn)了安全風(fēng)險(xiǎn)分析及控制的可能性；提高了安全風(fēng)險(xiǎn)分析及控制的及時(shí)性；增加了專業(yè)人員安全風(fēng)險(xiǎn)控制的協(xié)同性。

針對(duì)裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)管理，充分利用BIM技術(shù)可以模擬、可視化和集成的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建基于BIM技術(shù)的裝配式建筑全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)模型，對(duì)裝配式建筑工程項(xiàng)目全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行實(shí)時(shí)分析［7］。該模型通過BIM 技術(shù)搭建平臺(tái)實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，有效地集成裝配式建筑全過程各階段、不同安全責(zé)任主體的實(shí)時(shí)安全信息，從而實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的有效控制，具體如圖1 所示。

圖1 基于BIM 技術(shù)的裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)模型

1.2 裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

1）裝配式建筑全過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方案。在裝配式建筑全過程各個(gè)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)控制過程中，由于承擔(dān)安全責(zé)任相關(guān)主體工作的場所不同，導(dǎo)致產(chǎn)生安全生產(chǎn)信息的形式不同，因此，需建立基于BIM技術(shù)的安全信息采集方案，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)安全信息數(shù)據(jù)快速準(zhǔn)確采集，同時(shí)與BIM 數(shù)據(jù)庫保持實(shí)時(shí)聯(lián)系。

2）建立裝配式建筑全過程實(shí)時(shí)安全信息模型。根據(jù)裝配式建筑全過程的各階段安全生產(chǎn)情況反映的實(shí)際問題，建立實(shí)時(shí)安全信息模型并實(shí)時(shí)更新，通過相應(yīng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)安全信息的實(shí)時(shí)分析和計(jì)算，最終達(dá)到控制安全風(fēng)險(xiǎn)的目的。因此，安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和管理問題的核心是建立實(shí)時(shí)安全信息模型。

3）實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全過程相關(guān)安全風(fēng)險(xiǎn)控制功能。BIM 數(shù)據(jù)庫的建立和實(shí)時(shí)安全信息的自動(dòng)生成都是為了實(shí)現(xiàn)裝配式建筑全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)控制相關(guān)功能。而不同的安全風(fēng)險(xiǎn)控制功能由相應(yīng)的功能模塊實(shí)現(xiàn)，主要用于完成6 大任務(wù)：設(shè)計(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、制定安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施、日常安全教育培訓(xùn)及考核、安全事故應(yīng)急救援模擬和階段安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及控制［8］。

1.3 裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)模型的應(yīng)用對(duì)象

參與全過程安全風(fēng)險(xiǎn)控制的房地產(chǎn)開發(fā)商、設(shè)計(jì)單位、構(gòu)件生產(chǎn)單位、構(gòu)件運(yùn)輸單位以及施工單位均可以基于BIM技術(shù)進(jìn)行有關(guān)裝配式建筑的虛擬開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸以及施工。

2 基于BIM 技術(shù)的裝配式建筑全過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集方案

在裝配式建筑工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，需要利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為輔助手段，將BIM 模型與工程項(xiàng)目現(xiàn)場聯(lián)系起來，制定裝配式建筑全過程現(xiàn)場安全信息數(shù)據(jù)采集方案（表1），最終將BIM 模式應(yīng)用于裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)管理。

表1 基于BIM 技術(shù)的裝配式建筑全過程現(xiàn)場安全信息數(shù)據(jù)采集方案

3 基于BIM 技術(shù)的計(jì)劃安全信息模型的實(shí)時(shí)安全信息模型創(chuàng)建

裝配式建筑全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)模型，是以基于BIM 技術(shù)的實(shí)時(shí)安全信息模型為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)控制功能，而基于BIM 技術(shù)的實(shí)時(shí)模型是通過將基于BIM技術(shù)的計(jì)劃安全信息模型向基于BIM技術(shù)的實(shí)時(shí)安全信息模型轉(zhuǎn)換的創(chuàng)建方式得以實(shí)現(xiàn)的［9］。

在裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)系統(tǒng)中，創(chuàng)建BIM 實(shí)時(shí)安全信息模型，借助自動(dòng)數(shù)據(jù)采集方法收集實(shí)時(shí)信息形成的實(shí)時(shí)安全信息模型，為裝配式建筑全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)控制提供數(shù)據(jù)支撐［7］。基于BIM技術(shù)的計(jì)劃安全信息模型的實(shí)時(shí)安全信息模型的創(chuàng)建過程如圖2 所示。

圖2 基于BIM 技術(shù)的計(jì)劃安全信息模型的實(shí)時(shí)安全信息模型創(chuàng)建過程

4 裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)控制的實(shí)例分析

選取常州市某裝配式建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)例分析。該工程項(xiàng)目為常州市新北區(qū)泰山路以東珠江路南側(cè)地塊項(xiàng)目二期，包括2 棟18 層（4#、8#），2 棟17層（9#、10#），12#框架2 層，總建筑面積約47 037 m2，為裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，2 層及以上標(biāo)準(zhǔn)層采用裝配式混凝土剪力墻技術(shù)，符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理。應(yīng)用的預(yù)制構(gòu)件包括：預(yù)制樓板、預(yù)制內(nèi)隔墻（二次結(jié)構(gòu)），預(yù)制“三板”應(yīng)用比例為60.43%～61.58%。

應(yīng)用構(gòu)建的基于BIM技術(shù)的裝配式建筑的全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)模型，對(duì)該裝配式建筑工程項(xiàng)目全過程安全風(fēng)險(xiǎn)控制過程分析如下。

4.1 裝配式建筑設(shè)計(jì)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)控制

在該工程項(xiàng)目深化設(shè)計(jì)階段，以施工圖為基礎(chǔ)建立BIM 模型，進(jìn)行設(shè)計(jì)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)分析及控制，為后續(xù)各階段BIM 技術(shù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

1）圖紙深化設(shè)計(jì)質(zhì)量檢查。對(duì)該裝配式建筑工程項(xiàng)目施工圖的深化設(shè)計(jì)圖進(jìn)行檢查和碰撞檢測，通過碰撞檢測對(duì)圖紙進(jìn)行優(yōu)化。

2）構(gòu)件預(yù)拼裝與管線綜合排布。在該工程項(xiàng)目圖紙深化設(shè)計(jì)質(zhì)量檢查的基礎(chǔ)上，建立建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和裝飾BIM 模型，進(jìn)行專業(yè)管道的部件預(yù)組裝和綜合布置設(shè)計(jì)及碰撞檢查，形成優(yōu)化BIM模型，全面檢查BIM 模型中所有部件的間隙、高度和布局。

3）獲取安全防護(hù)設(shè)施清單。根據(jù)建立好的建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和裝飾4 種BIM模型，確定該工程項(xiàng)目的工程量清單，特別是自動(dòng)生成的人身安全防護(hù)設(shè)備清單和標(biāo)準(zhǔn)化安全防護(hù)清單。

4）建立BIM 計(jì)劃安全信息模型?；谝陨? 種BIM 模型，建立計(jì)劃安全信息模型。然后建立人員方案、構(gòu)件起重方案、機(jī)械設(shè)備檢查信息、人員培訓(xùn)、安全防護(hù)措施、應(yīng)急救援仿真等子模型。該工程項(xiàng)目模擬后的現(xiàn)場布局優(yōu)化方案如圖3 所示。

圖3 場地布置最優(yōu)方案

4.2 裝配式建筑施工階段的安全風(fēng)險(xiǎn)控制

根據(jù)裝配式建筑全過程安全風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)的構(gòu)建思路，應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理。通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，自動(dòng)生成實(shí)時(shí)安全信息模型，對(duì)該裝配式建筑施工項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、安全教育培訓(xùn)、安全技術(shù)交底、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等，主要如下：

1）實(shí)時(shí)安全信息模型的建立。通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集技術(shù)，針對(duì)該裝配式建筑工程項(xiàng)目施工現(xiàn)場環(huán)境實(shí)時(shí)進(jìn)行安全狀態(tài)更新，大型機(jī)械設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)部件應(yīng)達(dá)到LOD300 BIM 模型空間尺寸精度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2）動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別?；谘b配式建筑的全過程安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)模型，識(shí)別了運(yùn)營各個(gè)階段的動(dòng)態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)，并優(yōu)化現(xiàn)場布局，加強(qiáng)現(xiàn)場構(gòu)件生產(chǎn)和轉(zhuǎn)移人員安全教育過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)控制，使該階段的安全風(fēng)險(xiǎn)得到控制。

3）安全教育及安全技術(shù)的可視化交底?；谌S虛擬場景視圖操作方式，實(shí)時(shí)更新并在BIM 數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)，可視化直觀顯示安全管理、構(gòu)件吊裝階段作業(yè)人員安全技術(shù)交底等?，F(xiàn)場裝配施工階段模擬如圖4 所示。

圖4 現(xiàn)場裝配施工階段模擬

4）安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果分析。該裝配式建筑工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了2 次，結(jié)果表明，設(shè)計(jì)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)很小，只需稍微進(jìn)行改進(jìn)。

該裝配式建筑工程項(xiàng)目構(gòu)件生產(chǎn)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分3 次進(jìn)行，第1 次評(píng)估結(jié)果表明，本階段安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)；整改后，進(jìn)行了2 次安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)果表明，該階段安全風(fēng)險(xiǎn)狀況良好，安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施有效。

該裝配式建筑工程項(xiàng)目構(gòu)件運(yùn)輸階段的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了2 次，結(jié)果表明，該階段的安全風(fēng)險(xiǎn)狀況良好，僅需對(duì)部分安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行整改。

該裝配式建筑工程項(xiàng)目裝配施工階段的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了3 次，第1 次評(píng)估結(jié)果表明，該階段的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)；通過采用相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)措施進(jìn)行整改，然后進(jìn)行了2 次安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)果表明，該階段的安全風(fēng)險(xiǎn)狀況良好。

5 結(jié)語

對(duì)裝配式建筑全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，安全管理人員不僅要具備扎實(shí)的安全風(fēng)險(xiǎn)分析知識(shí)，還要能夠及時(shí)有效地掌握與安全風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的安全信息。將BIM 技術(shù)引入到裝配式建筑全過程的安全風(fēng)險(xiǎn)控制中，利用BIM 技術(shù)在可模擬、可視化、數(shù)據(jù)鏈整合等方面的優(yōu)勢(shì)和對(duì)裝配式建筑工程項(xiàng)目全過程中的安全問題進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，制定安全風(fēng)險(xiǎn)控制措施，從而提高安全風(fēng)險(xiǎn)管理水平，保證項(xiàng)目安全。